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目前,太湖农村地区正在广泛地开展农村生活污水的治理,而实际上农村村落形成的水体污染源,除了易于收集的农村生活污水外,还包括庭院随意泼洒的污水、初期雨水径流等无序排放污水。 村落无序排放污水具有晴天累积、雨天排放、随机性强、突发性强的特点,现场试验表明,太湖流域典型的村落无序排放污水污染物浓度较高,COD、TN、TP的浓度分别为8mg/L~326mg/L、0.20mg/L~26.20mg/L、0.01mg/L~3.52mg/L,平均浓度均超过了地表水环境质量V类水标准,其中TN以溶解态总氮为主,TP以颗粒态总磷为主。 根据农村的实际情况,本研究采用了人工湿地技术。针对村落无序排放污水冲击负荷大、氮磷浓度高的特点,对传统的水生蔬菜型人工湿地进行改进,提出了一种改良的水生蔬菜型人工湿地技术——“好氧/厌氧/好氧三段式基质型水生蔬菜人工湿地(简称O-A-O新型水生蔬菜湿地)”,以强化反硝化脱氮能力和除磷能力。该湿地在普通的水生蔬菜型人工湿地中添加基质,并通过覆膜与否把湿地分成好氧、厌氧、好氧三段。本文主要对该新型湿地的结构、工艺特性、优化条件进行了研究,取得了以下主要结论: 1、研究了新型湿地中好氧段与厌氧段设置的不同结构对污染物去除效果的影响。对比了O-A-O、O-O-A、A-O-A和普通模式4种结构形式的去除效果,结果表明采用O-A-O结构的“O-A-O新型水生蔬菜湿地”的综合去除率最高,对COD、NH4+-N、NO3--N、TN、TP的去除率分别为50.58%、74.60%、95.65%、68.63%、76.07%。 2、研究了“O-A-O新型水生蔬菜湿地”的工艺特性。结果表明,该湿地的水力负荷为0.3 m3/(m2·d)时,能够获得最大的污染物去除负荷,此运行条件下COD、TN、TP的去除负荷分别为9.23g·m-2·d-1、1.5 g·m-2·d-1、0.098 g·m-2·d-1,与同样运行条件下传统的水生蔬菜人工湿地相比分别提高了0.47g·m-2·d-1、0.66g·m-2·d-1、0.037g·m-2·d-1。通过改变新型湿地中A段的C/N以及增强O段的硝化作用,可以提高湿地的脱氮效率。 3、研究了“O-A-O新型水生蔬菜湿地”的优化措施。主要考察了多点进水、自然通风对新型湿地的强化净化效果。结果表明,新型湿地的两段进水对各污染物的去除率都要高于首端进水和三段进水,最佳流量分配比范围为1∶2.5~1∶4。自然通风后O段的溶解氧环境有所改善,COD的去除率由55.03%提高到64.9%,NH4+-N的去除率由71.06%提高到75.74%,TN的去除率由68.3%提高到72.45%,但是对TP的去除率影响不大。 4、研究了“O-A-O新型水生蔬菜湿地”的冬季处理效果和强化措施。冬季对COD、NH4+-N、NO3--N、TN和TP的去除率分别为29.92%、34.05%、42.31%、34.46%和68.68%,效果不如夏季。搭建温室大棚后,冬季的COD去除率由29.92%提高到43.06%,NH4+-N的去除率由34.05%提高到47.76%,NO3-N去除率由42.31%提高到55.43%,TN去除率由34.46%提高到42.87%,而对TP的去除率影响较小。 综上所述,应用“好氧/厌氧/好氧三段式基质型水生蔬菜人工湿地(简称O-A-O新型水生蔬菜湿地)”进行村落无序排放污水的净化是可行的,可以实现氮磷的资源化利用,具有广阔的应用前景。